Con Artemide, La NASA stabilirà una presenza a lungo termine sulla Luna, aprendo all'esplorazione più che mai la superficie lunare. Questa crescita dell'attività lunare richiederà nuovi, comunicazioni più robuste, navigazione, e capacità di rete. Il programma Space Communications and Navigation (SCaN) della NASA ha sviluppato l'architettura LunaNet per soddisfare queste esigenze.

LunaNet farà leva su tecniche di rete innovative, standard, e una struttura estensibile per espandere rapidamente le capacità di rete sulla Luna. Questo quadro consentirà all'industria, accademico, e partner internazionali per costruire e gestire i nodi LunaNet insieme alla NASA. Questi nodi offriranno alle missioni quattro servizi distinti:networking, navigazione, rilevamento e informazione, e servizi scientifici radio/ottici.

Rete

Tipicamente, quando le missioni si lanciano nello spazio, la loro comunicazione con la Terra dipende da collegamenti prestabiliti con un relè spaziale o un'antenna terrestre. Con più missioni in viaggio verso la Luna, il ricorso a collegamenti prestabiliti potrebbe limitare le opportunità e l'efficienza delle comunicazioni. LunaNet offre un approccio di rete simile a Internet sulla Terra, dove gli utenti mantengono le connessioni con la rete più grande e non hanno bisogno di pianificare il trasferimento dei dati in anticipo.

Il framework di rete principale di LunaNet è Delay/Disruption Tolerant Networking (DTN), che assicura che i dati fluiscano senza soluzione di continuità attraverso la rete e raggiungano la destinazione finale nonostante potenziali interruzioni del segnale. In caso di interruzione tra due nodi LunaNet, DTN consente ai nodi di archiviare i dati finché il percorso non diventa chiaro.

Navigazione

Per la navigazione lunare, l'approccio LunaNet offre indipendenza operativa dall'elaborazione dei dati sulla Terra pur mantenendo un'elevata precisione. L'architettura fornirà alle missioni l'accesso alle misurazioni chiave necessarie per la determinazione dell'orbita a bordo e le operazioni del sistema di guida, o posizionamento superficiale. Le missioni che utilizzano i servizi di navigazione LunaNet avrebbero tutto il necessario per la navigazione autonoma sulla Luna, sia in superficie che in orbita.

"LunaNet fornirà un nuovo paradigma per la navigazione indipendente dalla Terra, assicurando che le missioni con equipaggio e robotiche possano determinare rapidamente e accuratamente le loro posizioni e inviarle ai loro sistemi di pianificazione, "ha detto Cheryl Gramling, Associate Chief per la tecnologia della divisione Mission Engineering e Systems Analysis.

Rilevamento e informazioni

I servizi di rilevamento e informazione LunaNet forniscono avvisi e altre informazioni critiche agli utenti. Questa e capacità simili miglioreranno notevolmente la consapevolezza situazionale degli astronauti, rover, e altri beni sulla superficie lunare.

Come esempio, LunaNet utilizzerà strumenti meteorologici spaziali che rilevano l'attività solare potenzialmente pericolosa per avvisare direttamente gli utenti, piuttosto che aspettare la direzione per farlo dai gestori di rete sulla Terra. Questi avvisi saranno simili a quelli che gli umani ricevono sui loro smartphone per condizioni meteorologiche pericolose.

I servizi di rilevamento e informazione LunaNet includeranno anche una capacità di ricerca e soccorso lunare, o Luna SAR. LunaSAR sfrutta l'esperienza dell'ufficio di ricerca e salvataggio della NASA, che ha da tempo sviluppato tecnologie per la ricerca e il soccorso terrestre.

"La sicurezza e il benessere degli astronauti sono le preoccupazioni principali delle missioni Artemis, "ha detto Cody Kelly, Responsabile della missione dell'ufficio di ricerca e salvataggio per gli affari nazionali. "Utilizzando i servizi di navigazione di LunaNet, LunaSAR fornirà i dati sulla posizione ai segnali di soccorso della NASA in caso di contingenze".

Servizi scientifici

I servizi scientifici LunaNet forniranno ai nodi l'opportunità di eseguire misurazioni a beneficio dei ricercatori sulla Terra utilizzando i loro collegamenti di comunicazione ottica a infrarossi e radio. La rete di nodi potrebbe fornire opportunità per osservazioni di base della Luna, misurazioni frequenti che forniscono uno studio completo dell'ambiente lunare nel tempo. Inoltre, il posizionamento dei nodi consentirà l'osservazione regionale o globale della Luna, offrendo agli scienziati l'accesso ai dati lunari su grandi scale spaziali.

Le antenne LunaNet possono essere utilizzate anche in applicazioni come la radioastronomia, dove le antenne scrutano in profondità nello spazio alla ricerca di emissioni radio da oggetti celesti distanti. Queste capacità forniranno agli scienziati una nuova piattaforma per testare nuove teorie sulla scienza spaziale e far progredire le conoscenze scientifiche.

Specifiche di interoperabilità di Lunanet

Lo scorso mese, il team di LunaNet ha pubblicato una bozza delle specifiche di interoperabilità come punto di partenza per discussioni tecniche tra esperti del settore e del governo di tutto il mondo. L'obiettivo è un insieme di standard in grado di consentire un'apertura, in evoluzione, comunicazioni lunari cooperative e architettura di navigazione.

"Artemis è uno sforzo collaborativo, affidarsi al mondo accademico, aziende aerospaziali commerciali, e la comunità internazionale. LunaNet non è diverso, " ha detto Jaime Esper, che ha contribuito a guidare lo sviluppo della bozza delle specifiche di interoperabilità. "Insieme, speriamo di definire un'architettura robusta in grado di soddisfare le esigenze e i desideri del più ampio insieme possibile di missioni degli utenti e fornitori di servizi."

Sfondo Lunanet

LunaNet ha iniziato la sua vita al Goddard Space Flight Center della NASA a Greenbelt, Maryland con un team interfunzionale di networking, navigazione, scienza, ed esperti di ingegneria dei sistemi che si basano su precedenti attività della NASA e internazionali. Da questa fondazione, esperti a livello di agenzia si sono riuniti per perfezionare la proposta e sviluppare progetti di standard di interoperabilità, e LunaNet viene ora condotto fuori dall'ufficio del programma Space Communications and Navigation (SCaN).

"LunaNet è un'entusiasmante opportunità per il team di comunicazione e navigazione della NASA e per la comunità scientifica ed esplorativa in generale, " ha detto Dave Israel, architetto delle comunicazioni presso Goddard. "Insieme, stiamo perfezionando un approccio all'avanguardia che soddisferà le esigenze delle missioni lunari per molti decenni a venire".